Method Article

肺動脈バンディングを有するマウスにおける心臓磁気共鳴画像法による両心室機能と形態の定量化

DOI:

10.3791/60837

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May 13th, 2020

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1Center for Congenital Heart Diseases, Department of Pediatric Cardiology, University Medical Center Groningen, University of Groningen, 2The Central Animal Facility, University Medical Center Groningen, University of Groningen, 3Gronsai (Groningen Small Animal Imaging Facility), University Medical Center Groningen, University of Groningen, 4Department of Cardiology, University Medical Center Groningen, University of Groningen, 5Department of Radiology, University Medical Center Groningen, University of Groningen

In This Article

Summary

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異常負荷に対する右心室(RV)の適応の病態生理学を理解するには、実験モデルが重要です。しかし、RVの寸法と機能の評価は複雑で困難です。このプロトコルは、RV圧力負荷を受けるマウスの非侵襲的ベンチマーク手順として心臓磁気共鳴画像法(CMR)を実行する方法を提供します。

Abstract

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右心室(RV)の機能と失敗は、肺高血圧症を含む後天性および先天性心疾患の転帰の主要な決定要因です。RVの機能と形態の評価は複雑で、その一部はRVの形状が複雑なため、心臓磁気共鳴(CMR)イメージングは、RVの機能と形態を非侵襲的に評価するためのゴールデンスタンダードです。現在のプロトコルでは、肺動脈バンディング (PAB) によって誘発される RV 圧力負荷のマウス モデルでの CMR イメージングについて説明しています。PAB は、23 G 針の上に肺動脈の周囲に 6-0 縫合糸を配置することによって行われます。PAB 勾配は、2 週間と 6 週間で心エコー検査を使用して決定されます。6 週間で、1,500 mT/m の勾配を備えた 9.4 T 磁気共鳴イメージング スキャナーを使用して、収縮末期と拡張末期の両方の体積と質量を厚さ 1 mm の 10 から 11 のシネスライスで測定することにより、左右の心室の形態と機能を評価します。代表的な結果は、PAB が RV 圧力負荷の有意な増加を誘発し、両心室の形態と RV 機能に有意な影響を与えることを示しています。また、RV圧負荷の6週間で、心拍出量が維持されることも示されています。ここで紹介するのは、RV圧力負荷のマウスモデルにおける両心室の形態と機能の定量化のための再現可能なプロトコルであり、RVリモデリングと機能不全の決定要因を調査する実験の方法として役立つ可能性があります。

Introduction

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肺高血圧症(PH)を含む後天性および先天性心血管疾患の患者は、右心室(RV)の機能障害と失敗のリスクがあります1。圧力負荷の増加の結果としてのRV適応は、初期段階では同心円状に肥大し、末期疾患では進行性の拡張を特徴としています。さらに、それは代謝および細胞外マトリックスの障害、炎症のプロセス、そして最終的にはRV失敗2,3,4,5,6に関連しています。RVの失敗への進行の根本的なプロセスを探求するために、動物モデルが開発されました。しかし、モデルの最適化とRVの機能と次元の適切な評価は困難でした。RVの機能と寸法の非侵襲的評価には、心臓磁気共鳴(CMR)イメージングがゴールデンスタンダードです。この技術は、強い磁場と高周波を使用して、鼓動する心臓の画像を作成します。CMRは、ヒトだけでなく、実験用のげっ歯類などの動物にも使用できます。後者は心臓のサイズが小さいため、より高い空間分解能を必要とするため、適切な画像を提供するために必要な磁場は、人間と比較して高くなければなりません。

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Protocol

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すべての実験および動物の飼育は、オランダの動物実験法に従って行われ、米国国立衛生研究所が発行した実験動物の世話と使用に関するガイドに準拠しています。オランダ・フローニンゲン大学の動物実験委員会は、現行の実験プロトコルを承認しました(許可番号:2014-041/3005)。

1. 住居と順応

  1. 20〜30 gの野生型C57ブラック6(C57BL / 6)マウス(前述の施設繁殖系統47)の雄と雌、すべて8週齢以上を使用します。マウスはケージごとに最大5匹のグループで収容します。人間の取り扱いに慣れるために、マウスを少なくとも7日間順応させます。この期間中は、いかなる手続きも行わないでください。

2. 肺動脈バンディング手術

  1. 準備
    1. マウスを5%イソフルラン/ 100%酸素で満たされた誘導チャンバーに入れます。痛みの刺激(つまり、つま先をつまむ)を与えることにより、反射の欠如を確認します。
    2. 電動シェーバーを使用してマウスの左半胸部を剃ります。
    3. 舌をそっと引き抜き、穏やかな緊張感でホールドします。
    4. 声門の高さで外側の喉に光源を配置して、内側の喉を照らします。
    5. マウスを気管内に20Gの柔軟なカニューレで挿管します。.

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Results

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PAB外科手術の死亡率は約10%です。提示された結果は、sham(n = 5)およびPAB(n = 8)グループのマウスの特性を示しています。 図3に示すように、PABの勾配値は、PABの2週間後および6週間後に偽動物と比較して有意に増加しました。この負荷の増加により、RV、EDV、およびRV ESVの増加として表されるRV拡張が発生しました(図4A、B)。RV機能障害は、RV EFが減少するにつれて発生しました(図4C)。RV SVは影響を受けませんでした(図4D)。RV EDおよびRV ESの質量が増加し、右心室肥大を示しました(図4E、F)。LV EDV と LV ESV が減少しました (図 4G、

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Discussion

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このプロトコルは、マウスのPABの再現性のある方法と、その後のCMRを使用した心臓のリモデリングと機能適応の評価を提供します。

PABは、他のトリガーの存在なしに後負荷の絶対的および静的な増加を伴うため、RV圧力負荷が増加する他のモデルとは異なります。低酸素症、モノクロタリン、シャント、またはこれらの誘導剤の組み合わせのモデルにおけるRV圧力負荷は、肺血管系のリモデリングに基づいています。このリモデリングは、内皮の損傷、炎症、サイトカインの移動、および血管収縮によって引き起こされます。これらのプロセスの程度はモデルごとに異なるため、圧力負荷の程度はその後で異なります。これらのモデルとは対照的に、PABは固定RVアフターロードを誘導するため、再現性があり、治療的介入の影響を受けません。これにより、RVのアフターロードに影響を与えることなく、圧力負荷を受けたRVを対象とした介入の研究が可能になります。マウスのPABのこのモデルは、PAB全体に有意な勾配を示し、この実質的な圧力負荷の評価を可能にします。

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Disclosures

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フローニンゲン大学医療センターは、この原稿の内容以外のRMFバーガーのコンサルタント活動について、アクテリオンおよびリリーと契約を結んでいます。他の著者は、競合する利益はないと宣言しています。

Acknowledgements

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本研究の動物実験にご協力いただいたP. Da Costa-Martins氏に感謝いたします。

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Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
14.0 MHz i13L-心エコー検査トランスデューサGE Healthcare、ウィスコンシン州ウォーキシャ、米国
20Gカニューレ
23Gニードル
9.4T磁気共鳴スキャナー、1,500 mT/mグラジエントセットBruker BioSpin、エリンゲン、ドイツ
麻酔誘導室
ブラント25G針
ブプレノルフィン
塩化物-ヘキシジン
CMR 後処理ソフトウェアMedis Medical Imaging Systems, Leiden, The NetherlandsQmass version 7.6
データ視覚化および統計ソフトウェアGraphPad Prism Inc, La Jolla, CA, USAソフトウェア バージョン 7.02
心エコー検査装置GE Healthcare, Waukesha, WI, USAVivid Dimension 7
Eye Ointment
Heat mat
Incubator (37°C)
イソフルラン
イソフルラン蒸発器
げっ歯類用ミニベンチレーターヒューゴ・サックスモデル 687
モノフィラメント ポリプロピレン 5-0 縫合糸
モノフィラメント ポリプロピレン 6-0 縫合
皮下用針と注射器注射、
小児心電図ステッカー、
純粋なポリグリコール酸5-0縫合糸、
滅菌手術器具
、換気マスク
ー 糸

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Norozi, K., et al. Incidence and Risk Distribution of Heart Failure in Adolescents and Adults With Congenital Heart Disease After Cardiac Surgery. The American Journal of Cardiology. 97 (8), 1238-1243 (2006).
  2. Borgdorff, M. A. J., et al.

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Cardiac Magnetic ResonanceBiventricular FunctionPulmonary Artery BandingRight Ventricular FunctionMouse Heart ImagingVentricular MorphologyCine MRIPulmonary HypertensionEchocardiography AssessmentRV Remodeling
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